3M機器人自動化打磨取得成功，需要考慮哪些要素？

研磨和拋光作業(yè)中，機器人自動化應用憑借優(yōu)異的效率和一致性效果，被越來越多生產者納入升級計劃。但要實現最終有效的自動化打磨，需要細致的機器人單元設計，進行大量實踐工作。

3M機器人專家依托多年來的研磨行業(yè)經驗，總結出機器人自動化打磨單元設計需考慮的一系列技術因素。今天小編就為大家分步拆解，助您的產線釋放自動化“磨”力。

機器人有效載荷

機器人的有效載荷是運行中它將承載的最大重量加上它將施加的力。承載的重量包含與機械臂相連的一系列物項：力控和視覺系統(tǒng)，磨料或抓取的元件，被操控的部件等。因此一定要保證機器人的額定能力高于預期有效載荷。因為如果機器人在最高有效載荷下運行，可能會限制加速及靈活性。機器人單元的占地空間會隨著機器人有效載荷及尺寸的增加而增加，所以在設計您的系統(tǒng)時需要注意空間上的限制。

輔助設備的類型

除了機器人，一套機器人單元還包括許多輔助設備，它們在工藝作業(yè)中不可或缺。比如落地式打磨機（如砂帶機），臺式打磨機（如砂輪機），抓取設備，測量與檢驗設備等，以及零件架。他們都會增加機器人單元的占地空間和前期成本。

落地式砂帶機

落地式砂帶機

抓取設備及零件架

輔助電機的馬力

類似于機器人的有效載荷，輔助設備上的電機也一定要有足夠功率，以便執(zhí)行所需應用。而牢記電機的工作周期（電機的不間斷運行時間）也很重要。如果忽略這些重要因素，有可能招致頻繁的電機更換，增加成本。

電機轉速與磨料性能

每一種磨料都與具體應用密切相關，并且針對特定速度下運行而設計。以最合適的速度運行磨料對于在磨削過程中獲得理想結果而言至關重要。例如，纖維砂碟在負載下運行得太慢就很難發(fā)揮其優(yōu)勢，因此要確保設備能夠以最優(yōu)速度來運行磨料。若運行速度太慢，磨料性能將受影響。

隨著磨料的使用，性能也會發(fā)生變化。例如，砂帶的性能通常會隨時間推移而發(fā)生變化（因為研磨顆粒會消耗），砂輪的表面速度將會隨磨損而下降（因為直徑會減?。１砻嫠俣鹊南陆禃绊懩チ闲阅?，而一臺可以設置變速的電機能夠對這些變化作出補償。

3M研磨專家貼士

TIPS

注意，雖然磨料性能最終會隨著礦砂消耗下降，但不同磨料的選擇依然大有不同。

3MCubitronII系列產品使用3M精密成型礦砂，鋒利一致的三角形礦砂在研磨中斷裂出新的尖角，保持銳利繼續(xù)參與打磨，比普通礦砂更加耐耗，減少磨料性能變化對自動化打磨的影響。

3M精密成型礦砂

比如含有3M精密成型礦砂的982C/982CX Pro纖維砂碟，以及CubitronII研磨砂帶系列，就是非常適合機器人自動化打磨應用的磨料。

管理磨料的更換

由于磨料會隨著時間推移而磨損，您的機器人需要考慮到切割效率或砂輪直徑的變化。隨著切割速度的下滑，可以對機器人進行編程以增大作用力或轉速，進而完成補償。

同時，需要考慮磨料更換的工藝，大多數情況下，該過程可以完全自動化或半自動化進行操作。

多步驟過程中的操作順序

需要確定機器人單元中的最佳操作順序是什么——機器人將要抓持工件還是磨料？

若機器人操作的是工件，那么這一系列磨削步驟可能只需要讓機器人將工件帶到多臺研磨機。若機器人操縱的是磨料，您可選擇使用換料工具，從而讓機器人針對不同的步驟抓取正確的磨料。

機器人抓取工件

機器人控制磨料

粉塵收集

如同手動磨削操作一樣，您需要考慮解決機器人單元中的集塵問題。無論是采用濕式還是干式集塵方法，必須要減少機器人單元中的粉塵，以確保電機最佳表現和成品工件清潔度。若不考慮集塵，粉塵將會快速積聚，導致不得不停工進行機器人單元的清潔及其零部件的維護工作。

3M研磨專家貼士

TIPS

3M全新Xtract 網格砂碟系列，精密成型礦砂和專業(yè)孔型的結合，減少粉塵的堆積，為機器人自動化打磨提供了新的選擇。

力量控制與感應系統(tǒng)

不同于操作員，機器人無法感應到環(huán)境并根據需要作出判斷與調整。因此必須對其進行編程設置，使其沿特定路徑行進并開展重復性運動。

如果沒有力量控制，很難在磨削過程中取得一致的結果。大多數磨料都是在特定的壓力范圍內才有最佳表現。與僅采用機械臂位置控制相比，力量控制可以讓機器人施加更加可控的力。

同樣地，視覺系統(tǒng)允許機器人根據外部因素作出過程調整。這些系統(tǒng)可檢測到進入部件的方位并調整機械臂末端的抓手，從而正確拾取部件。

溫度測量設備作為不太常見的感應技術，在某些情況下能扮演重要角色。一般用于熱敏性基材，并用于測量部件的溫度，以免基材過熱。

3M研磨專家貼士

TIPS

3M精密成型礦砂切削式打磨，相比形狀不規(guī)則的普通礦砂“刨削”式打磨，更減少熱量堆積。比如984F砂帶冷切削的特性，尤其適合熱敏金屬的打磨。

再抓取需求

當需要讓一個部件的多個表面朝向磨料時，可能要多次放下并拾取一個工件。若工藝過程中是將工件帶到磨料處，那么再抓取可能會對循環(huán)周期有著重大影響。機器人需要重新抓取每個部件的次數越多，對周期時間的影響也就越大。同時，還需要考慮抓力大小。機器人末端的抓手必須具備足夠強度以應對施加力才能完成部件的正確夾固。例如，輕型抓手將無法在高壓機器人應用（如澆口研磨）中完成部件的正確夾固。

機器人持工件進行澆冒口打磨

操作人員安全

您的操作人員將偶爾需要對機器人作出干預——更換磨料，清除切屑，或其他臨時工作，必須考慮人員的安全。機器人單元設計期間，應考慮到“上鎖掛牌”規(guī)程，機器人防護設備，以及其他保障安全的方法（如聯鎖和接近開關）。

設計完備自動化的過程頗具挑戰(zhàn)。如果能夠從以上關鍵因素出發(fā)，進行周全的考慮設計，成功的可能性將大大提高。當然，建立機器人打磨單元之后，需要更多的測試、驗證和調整優(yōu)化，正確磨料及打磨方式的選擇也是影響后續(xù)效率的主要因素。3M在機器人自動化打磨應用方面的專業(yè)經驗和產品就能為您提供充分支持。